【正文】 率，只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。同樣RI 也必須要靠軟件清除。在模式0，接收第8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。在模式0 中，RB8 為保留位沒有被使用?！　B8 發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3 是要發(fā)送的第9 位?！　EM 為允許接收位，REM 置1 時(shí)串口允許接收，置0 時(shí)禁止接收。表中的fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。51 芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用SCON 寄存器。 等頭文件中已對(duì)其做了定義，只要用include 引用就可以了。CPU 在讀SBUF 時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫時(shí)會(huì)指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。 　　串口通訊　　單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是你編寫軟件的關(guān)鍵?！　〈送?，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。XTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。P4口：8位可編程的I/O口P5口：8位輸入出口：ADC0ADC7可選功能AD的8位輸入口路輸入通道RST：復(fù)位輸入?！　3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P1口的管腳第 一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。5個(gè)中斷源三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器空閑模式 下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件 復(fù)位。這是啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換的指令與上述類似，只不過A的內(nèi)容不能為任意數(shù)，而必須和所選輸入通道號(hào)IN0～I(xiàn)N7相一致。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。為此可采用下述三種方式。在此之前。一是8路模擬信號(hào)通道的選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。D7～D0——數(shù)據(jù)輸出線。ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為ST.A、B、C——地址線。對(duì)ADC0809主要信號(hào)引腳的功能說明如下：IN7～I(xiàn)N0——模擬量輸入通道ALE——地址鎖存允許信號(hào)。 《ADC0809引腳圖》. ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖下圖所示： 《ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)》圖中多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。關(guān)聯(lián)設(shè)備:本公司生產(chǎn)的DJ4G2000固定式甲烷斷電儀防爆型式：礦用隔爆兼本質(zhì)安全型防爆標(biāo)志：Exd[ib]I，傳感器到斷電儀的距離不大于2000米。輸出信號(hào): 兩路 200Hz～1000Hz頻率輸出。%真值(相對(duì)誤差)元件檢測(cè)反應(yīng)速度：≤20s調(diào)校周期：≤1個(gè)月使用壽命：≥信號(hào)帶負(fù)載能力：0～400Ω報(bào)警方式：二級(jí)間歇式聲光報(bào)警，≥85dB(聲強(qiáng))，能見度＞20m(光強(qiáng))報(bào)警點(diǎn)范圍：～％連續(xù)可調(diào)采樣方式：限制擴(kuò)散式整機(jī)工作電壓：9～24V DC傳輸距離：3km(供電18V )輸出信號(hào)：200～1000Hz、1～5mA DC防爆型式：ExibdⅠ礦用本安兼隔爆型 高濃度瓦斯傳感器(國產(chǎn)) 型號(hào):ZR14GJW4/100基本參數(shù)工作環(huán)境條件:溫度: 0℃～40℃相對(duì)濕度: ≤98%大氣壓力: 86kPa～116kPa風(fēng)速: 0m/s～8m/s測(cè)量范圍:高濃： 0%CH4～100%CH4溫度： 0℃～40℃測(cè)量范圍（%CH4）高濃：基本誤差（%CH4）≤177。 主要技術(shù)指標(biāo)：測(cè)量范圍：0～%CH4(0～%CH4)測(cè)量精度：～%CH4 ≤177。它可以連續(xù)自動(dòng)地將井下沼氣濃度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備，并具有就地顯示瓦斯?jié)舛戎担蘼暪鈭?bào)警等功能。由式（33）知，瓦斯體積分?jǐn)?shù)為 與電流平方成線性關(guān)系，脈沖電流有效值為 式中T為脈沖電流周期，為脈沖電流幅值。在變流瓦斯檢測(cè)中，工作電流隨著瓦斯?jié)舛仍黾佣鴾p小，元件處于恒溫狀態(tài)，載體催化元件工作溫度和阻值保持不變。它的基本原理是：在瓦斯?jié)舛壬邥r(shí)，通過閉環(huán)反饋電路，使工作電流相應(yīng)減少，以保持催化元件的溫度不變，利用電流的減少量和瓦斯含量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)瓦斯含量的檢測(cè)。本研究所研制的脈沖供電檢測(cè)橋路與傳統(tǒng)的測(cè)量機(jī)理截然不同，檢測(cè)元件工作于間歇脈沖供電狀態(tài)，不隨CH4溫度變化，反饋環(huán)路中的脈沖頻率與CH4濃度呈正比關(guān)系。實(shí)現(xiàn)方法是通過一個(gè)硬件電路構(gòu)成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，強(qiáng)迫檢測(cè)元件與參比元件保持在平衡狀態(tài)，使測(cè)量元件工作在恒溫狀態(tài)下。在外圍元件檢查無誤后，可采用代換法判斷l(xiāng)Cl是否損壞；⑧．用上述方法，查找ICIC3及其外圍元器件。在C2充電期間，即報(bào)警定時(shí)結(jié)束之前，應(yīng)使555③腳通過R5和D1將輸出高電平反饋到觸發(fā)端②腳，以免后繼脈沖或其他干擾影響定時(shí)精度。555 3腳輸出低電平。這時(shí)若報(bào)警器受到振動(dòng)，就會(huì)使水銀開關(guān)中的水銀一起振動(dòng)，當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，555電路的2腳便輸入一個(gè)低電平信號(hào)，這個(gè)低電平信號(hào)使得單穩(wěn)電路輸出狀態(tài)改變，輸出端變?yōu)楦唠娖?，?bào)警電路工作，另一方面通過7腳將充于電容C1上的電荷放完，這時(shí)就算水銀開關(guān)再次斷開，由于C1兩電壓低于2/3Vcc，電路也將保持輸出高電平，使報(bào)警電路工作，若一直有振通信號(hào)使水銀開關(guān)接通，系統(tǒng)將一直報(bào)警，若報(bào)警后報(bào)警器不再振動(dòng)，則當(dāng)C1上的電充到大于2/3Vcc時(shí)，報(bào)警將自動(dòng)停止，因此每次報(bào)警的自動(dòng)關(guān)斷時(shí)間為R2和C1的充電常數(shù)值。電路如圖11所示：圖11 脈沖穩(wěn)壓電路Fig11 range of pulse stabilitating circuitTL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源, 它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（）到36V的任何值，工作電流范圍為1mA～100mA，K、A腳兩端輸出電壓為： 改變Rp2的阻值，就可以改變輸出基準(zhǔn)電壓大小，這里通過調(diào)節(jié)Rp2使輸出的脈沖電壓的幅值穩(wěn)定在3V。比較器采用單電源供電，引腳8接邏輯電平，其取值決定于負(fù)載所需高電平，這里接+5V。圖中在555的電壓控制端5腳外接了一個(gè)可調(diào)的控制電壓，用以改變555內(nèi)部比較器的基準(zhǔn)電壓值，即比較電平，由此可改變鋸齒波的振幅，這里通過調(diào)節(jié)Rp1使輸出鋸齒波的最大值為4V。 鋸齒波發(fā)生電路555定時(shí)器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。在圖8中有 則 適當(dāng)選取電阻值，使m=1，n=2，這樣便可獲得瓦斯在黑元件上燃燒產(chǎn)生的電壓。為保證有足夠的電流通過載體催化元件，設(shè)置了由三極管組成的脈沖電流放大環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)可有效的降低瓦斯事故發(fā)生率，結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)，具有較高的性價(jià)比，AT87C552的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電子硬件設(shè)計(jì)的“軟件化”，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，非常實(shí)用于各種大小煤礦井下瓦斯的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用，可靠性高。 由此可知，為了最大限度的降低煤礦瓦斯事故的發(fā)生，除了對(duì)工作人員嚴(yán)格要求外，加緊建設(shè)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)必不可少，它對(duì)預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生具有舉足輕重的作用。山西省煤炭系統(tǒng)2005年底累計(jì)安裝使用瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)3868套。并且監(jiān)控軟件具有超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警功能，用來提示工作人員對(duì)設(shè)備的故障或現(xiàn)場(chǎng)瓦斯?jié)舛惹闆r，以及時(shí)采取措施，避免重大事件的發(fā)生。在井上，井下傳上來的數(shù)據(jù)通過專線與煤礦安全管理辦公室服務(wù)器和更高一級(jí)安全主管部門服務(wù)器連接。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，特別是網(wǎng)絡(luò)和信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，給瓦斯治理提供了機(jī)遇條件，煤礦瓦斯監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)70年代瓦斯斷電儀問世，裝備在采掘工作面、回風(fēng)港道等井下固定地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯的自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)及超限自動(dòng)切斷被控制設(shè)備的電源。電子技術(shù)的進(jìn)展推動(dòng)了瓦斯檢測(cè)控制裝置的進(jìn)一步發(fā)展，如20世紀(jì)70年代后期法國研制的CTT63/40U礦井監(jiān)控系統(tǒng)、英國的MINOS系統(tǒng)、美國的SCA—DA系統(tǒng)等。瓦斯在空氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定的程度（5%～12%）時(shí)，在一定條件下可與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而形成瓦斯爆炸，對(duì)煤礦安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。煤礦礦難事故屢屢發(fā)生，造成的原因有很多，其中不少是因?yàn)橥咚贡ㄒ鸬摹?關(guān)鍵詞：瓦斯，AT87C552，PID控制器 BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSITY SINGLECHIP MICROCOMPUTER INTELLIGENT SENSE ORQAN DESIGNABSTRACTWith the rapid development of China39。在文章里，我針對(duì)瓦斯的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出同時(shí)監(jiān)測(cè)高低濃度的瓦斯系統(tǒng)，全天候不間斷的對(duì)井下瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)。這篇文章就是針對(duì)導(dǎo)致礦難頻發(fā)的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)控而設(shè)計(jì)的。該傳感器以AT87C552單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的檢測(cè)、報(bào)警和控制，安全可靠，經(jīng)久耐用，適合各類煤礦瓦斯的監(jiān)控，可以大大降低煤礦事故的發(fā)生，降低企業(yè)成本，提高煤炭開采率，為我國煤炭事業(yè)做出貢獻(xiàn)。s occurrence greatly, reduces the private costs, raises the coal recovery ratio, makes the contribution for our country coal enterprise.KEYWARDS: gas, AT87C552, PID controller 目錄摘要（中文） I摘要（英文） II1 緒論 1 1 22 系統(tǒng)功能介紹 3 3 33 硬件電路介紹 5 5 KG9701型智能低濃度沼氣傳感器 5 高濃度瓦斯傳感器(國產(chǎn)) 型號(hào):ZR14GJW4/100 6 ADC0809引腳圖與接口電路 8 A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809簡(jiǎn)介 8. ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 9．信號(hào)引腳 10 MCS51單片機(jī)與ADC0809的接口 11 A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例 14 AT89C51簡(jiǎn)介 15 AT89C51概述 15 主要特性 16 管腳說明 16 振蕩器特性 18 芯片擦除 18 8155簡(jiǎn)介 21 8155各引腳功能 22 8155的地址編碼及工作方式 23 8155的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 26 DAC0832介紹 26 LED顯示器 29 LED顯示器的結(jié)構(gòu) 29 LED顯示器的工作原理 324 PID控制 33 PID控制器介紹 33 PID控制實(shí)現(xiàn) 385 軟件流程圖 40總結(jié) 43參考文獻(xiàn) 44致謝 45 1 緒論隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)煤炭需求量也越來越大，這就使得煤礦的安全生產(chǎn)面臨著一個(gè)十分嚴(yán)峻的問題。有時(shí)也單獨(dú)指甲烷。利用火焰的高度來檢測(cè)瓦斯?jié)舛龋?0世紀(jì)30年代，日本發(fā)明了光干涉瓦斯檢定器，一直沿用至今；20世紀(jì)40年代，美國研制了檢測(cè)瓦斯?jié)舛鹊拿舾性K絲催化元件；1954年，英國采礦安全所研制了最早的載體催化元件。20世紀(jì)60年代初期，我國開始研制載體催化元件，隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。1983年以后，國內(nèi)有多種型號(hào)礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術(shù)鑒定，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦礦井安全、生產(chǎn)多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。井下部分主要通過各種檢測(cè)設(shè)備（各種傳感器，如風(fēng)量傳感器、負(fù)壓（壓力）傳感器、一氧化碳傳感器和礦用設(shè)備開停傳感器等）來采集井下各種氣體的濃度與含量、井下空氣狀況、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，然后通過現(xiàn)場(chǎng)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄?。同時(shí)，監(jiān)控軟件還可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、處理、分析和存檔，可以作為相關(guān)負(fù)責(zé)人員決策的重要依據(jù)。特別是由瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)所形成的全省煤礦四級(jí)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)用于瓦斯安全治理的一項(xiàng)創(chuàng)舉，極大的促進(jìn)了山西煤炭信息化工作。這些系統(tǒng)的運(yùn)用，極大的降低了煤礦瓦斯事故。監(jiān)測(cè)到的信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后發(fā)出指令，如果瓦斯超過規(guī)定值，該系統(tǒng)可以立即發(fā)出聲光報(bào)警并自動(dòng)發(fā)出執(zhí)行指令以降低瓦斯?jié)舛?。在一系列鋸齒波作用下，比較器就輸出一矩形脈沖電壓系列；D部分由高準(zhǔn)確度可控穩(wěn)壓管TL431構(gòu)成的脈沖穩(wěn)幅電路，當(dāng)通過TL431的電流在(1～100)m